Měření spotřeby elektrické energie rodinného domu

Jedním z prvků chytré domácnosti je také měření různých veličin. Systémy chytré domácnosti totiž běžně nejen ovládají prvky domácnosti, ale také měří jejich využívání. Tyto informace je pak možné dále využít například i pro měření efektivity různých procesů, které jsou v domě prostřednictvím chytrého řízení ovládány.

V dnešním článku se podíváme konkrétně na měření celkové spotřeby domu pomocí Home Assistant.

Pokud nemáte odpovídající vzdělání a certifikace, nepouštějte se do následujících kroků sami a pozvěte si odborníka s potřebným vzděláním a certifikací!

Zapojení Shelly 3EM

Pro ovládání a měření silových rozvodů jsem vsadil na výrobce Shelly. Pro měření spotřeby celého domu jsem konkrétně vybral Shelly 3EM, které je přímo určené na měření třífázové energie. Toto zařízení se do chytré domácnosti připojí pomocí WiFi a umí měřit protékající proud třífázových přípojek až do 120 A na fázi pomocí dodaných transformátorů ve formě spon, které se nacvaknou na existující rozvody. Tyto transformátory navíc umí měřit i směr protékajícího proudu, takže je možné měřit také krádež energie nebo dodávání energie zpátky do sítě v případě například fotovoltaických elektráren.

Shelly 3EM umožňuje měřit i směr protékajícího proudu a tím pádem energii dodanou zpět do sítě například z fotovoltaické elektrárny.

Každá fáze je pak navíc připojena i přímo do daného zařízení, díky čemuž zařízení zná přesnou hodnotu napětí. A ze znalosti napětí a proudu již snadno spočítá hodnotu odebíraného výkonu ve wattech.

Zapojení Shelly 3EM jsem provedl dle schématu výše. Na každou fázi jsem nacvakl transformátor a vodič z tohoto transformátoru připojil na vstup A/B/C v Shelly 3EM. Každou fázi jsem pak přímo napojil i do Shelly 3EM do odpovídajícího vstupu VA/VB/VC kvůli měření napětí na každé fázi. A samozřejmě je nutné připojit nulový vodič. A pokud chcete detektovat i únik/krádež elektrické energie, můžete připojit transformátor i na nulový vodič.

Při připojování transformátoru dbejte na směr šipky K->L.

Šipka musí ukazovat směrem ke „zdroji“, tedy v tomto případě k elektrárně (= ven z domu). Při zapojení naopak by Shelly 3EM spotřebu domu počítalo jako výrobu energie dodané zpět do sítě.

Transformátory jsou docela velké, takže v plném rozvaděči se s nimi nemusí pracovat zrovna komfortně. Samotné zařízení Shelly se nacvakne na DIN lištu obdobně jako jističe apod.

Základní nastavení Shelly 3EM

Všechna zařízení od Shelly po připojení k napájení automaticky vysílající otevřenou WiFi síť, jejíž název (SSID) odpovídá jménu zařízení a jeho MAC adrese. Takže pro Shelly 3EM bylo jméno vysílané WiFi sítě něco jako shellyem3-01:23:45:67:89:AA. K této síti je potřeba se připojit a přes webový prohlížeč otevřít admin rozhraní Shelly na adrese http://192.168.33.1.

Hned na hlavní straně tohoto rozhraní byste již měli vidět informace o měřené spotřebě. Pokud uvidíte zápornou hodnotu, znamená to, že jste transformátory nasadili naopak a bude potřeba je otočit.

Shelly 3EM měří spotřebu jednotlivých fází a samozřejmě celkovou spotřebu. Jednotlivé fáze si můžete pojmenovat. Já jsem například zvolil jména fází dle barvy vodiče, aby bylo i v rozvaděči na první pohled jasné, o kterou fázi se jedná.

Připojení Shelly 3EM na WiFi

Abyste mohli Shelly 3EM smysluplně používat, je potřeba zařízení připojit na domácí WiFi. V nabídce běžte do Internet & Security a zde otevřete část WiFi Mode – Client. Zadejte jméno vaší domácí WiFi sítě a heslo k této síti. Je vhodné také nastavit pro Shelly statickou IP adresu.

Když je Shelly připojené k WiFi, je pravděpodobně připojené i k internetu. Alespoň jednou za čas je dobré zkontrolovat dostupnost aktualizací firmware, které mohou opravovat některé chyby nebo přidávat nové funkce. Firmware můžete aktualizovat v části Settings – Firmware update.

Tím je základní nastavení Shelly 3EM hotové. Doporučuji ale projít i zbývající nastavení a podívat se, co dál je možné nastavit nebo celkově využívat.

Integrace Shelly 3EM s Home Assistant

Shelly 3EM přidáme jako další zařízení do Home Assistant. Jděte do Configuration – Devices & Services, vpravo dole klikněte na Add integration a vyhledejte Shelly. V následujícím kroku zadejte IP adresu Shelly 3EM a potvrďte tlačítkem Submit.

V dalším kroku nastavíme právě přidané Shelly jako zařízení měřící energii v Home Assistant. Jděte do Configuration – Dashboards – Energy.

V části Electricity grid klikněte na Add consumption. Shelly 3EM má každou fázi jako samostatnou entitu v Home Assistant, takže je nutné přidat každou fázi zvlášť jako zařízení měřící spotřebu. Vybíráte entitu energie. V mém případě to je sensor.faze1_hneda_energy, sensor.faze2_cerna_energy a sensor.faze3_seda_energy. Součástí konfigurace může být i nastavení ceny za 1 kWh, a to buď prostřednictvím nějaké entity (pokud máte vícetarifovou energii a aktuální cenu udržujete v nějaké entitě) nebo staticky.

Tím máte sledování celkových energií hotové. Nyní se můžete podívat do panelu Energy v levém menu, kde byste měli vidět celkovou spotřebu domácnosti dle dat z Shelly 3EM. Data nejsou zobrazena okamžitě po přidání zařízení, takže pokud tam hned nic nevidíte, zkuste třeba hodinu počkat.

Sledování využití nefosilních zdrojů v rámci spotřeby elektrické energie

Pokud vás zajímá, jaký podíl na spotřebě elektrické energie mají zdroje pocházející z fosilních paliv, můžete si Home Assistant integrovat se službou CO₂ Signal. Po zadání e-mailové adresy na odkazovaném webu Vám přijde API klíč.

Vytvořte si v Home Assistant novou integraci na službu CO₂ Signal přes Configuration – Devices & Services – Add integration. V seznamu integrací najděte CO₂ Signal a integraci přidejte.

V následujícím kroku zadejte API klíč, který jste obdrželi e-mailem a potvrďte tlačítkem Submit.

Nyní jen ověřte, že v konfiguraci energy dashboard je CO2 Signal integrace přidaná a aktivní. Poté byste měli vidět informaci o množství nefosilní energie přímo na energy dashboard.